Acelerador de electrones

Foto 1. ac. electrones

Acelerador de electrones en instalaciones CIEMAT

El acelerador de electrones, tipo Van de Graaff, es una infraestrucutra que permite tanto la irradiación de materiales con electrones de 2 MeV de energía como con la radiación Bremsstrahlung producida por el frenado del haz de electrones con corrientes de hasta 150 µA. De esta manera se simula la misma radiación que en instalaciones de irradiación de materiales mediante fuentes de Co-60, con la ventaja de permitir irradiaciones rápidas (produciendo tasas de dosis mayores y mejor controladas) a la vez de ofrecer medidas durante irradiación e in-situ.

Los parámetros de irradiación (temperatura, vacío, gas ambiente, tasa de dosis y energía del haz) están estrictamente controlados y también es posible la irradiación de componentes relativamente grandes. El personal responsable del acelerador puede diseñar y desarrollar cámaras experimentales adaptadas a los requerimientos de la irradiación. Dichos sistemas permiten hacer medidas simultáneas de propiedades ópticas, eléctricas y dieléctricas en el rango de Hz hasta GHz, lo que convierte al acelerador en una instalación experimental única en el mundo. También se dispone de sistemas instalados en la línea del acelerador donde medir absorción óptica y radioluminiscencia de los materiales durante irradiación.

Características del Haz de electrones:
Energía, 0.25 to 2.0 MeV
Current 10 pA to 150 µA
Tamaño de muestras ≈ 3 mm2 hasta 20×20 cm2
Area del haz desfocalizado en el target ≈ 1 cm
El haz puede ser focalizado hasta ≈ 1 mm de diámetro para muestras muy pequeñas.
El haz puede ser desfocalizado hasta ≈ 3 cm de diámetro.
El haz se puede barrer para muestras grandes en un área de 20×20 cm2.

Flexibilidad. La instalación es extremadamente flexible y tiene sistemas in-beam únicos para la medida de conductividad eléctrica, pérdidas dieléctricas y permitividad (Hz hasta GHz) y propiedades ópticas como absorción y emisión durante la irradiación. Las irradiación de nuevo pueden ser realizadas en alto vacío, aire, o atmósfera controlada de N o He. Simular daño en materiales mediante acelerador de electrones ofrece importantes ventajas como el fácil control de parámetros experimentales y la disponibilidad de alta dosis (hasta 105 Gy/s).

Capacidad experimental de medidas in-situ: Hasta la fecha un gran número de estudios se han realizado en aislantes candidatos para fusión en los que se necesitan pocos dpa (despazamientos por átomo) típicamente 10-12 to 10-8 dpa/s  y una tasa de radiación (Bremsstrahlung o irradiación directa) de hasta 104 Gy/s. Por ejemplo, se han medido durante irradiación sus propiedades ópticas y eléctricas además de medidas de difusión de He e H en dichos materiales. Para estos estudios se diseñan y elaboran ex profeso cámaras y portamuestras en los talleres del CIEMAT.